Mapa conceptual y resúmen MODELO ATÓMICO DE BOHR
Mapa conceptual
El modelo atómico de Bohr marcó un hito en la física con sus postulados sobre órbitas estacionarias y energía cuantizada. Modificaciones posteriores, como la introducción de subniveles de energía y el espín electrónico, refinaron el modelo, llevando a la mecánica cuántica que describe los electrones en orbitales. La configuración electrónica y los diagramas de energía son herramientas clave para entender la estructura y reactividad de los átomos.
Resumen
Esquema
El Modelo Atómico de Bohr y sus Postulados Fundamentales
El modelo atómico de Bohr, propuesto por Niels Bohr en 1913, constituye una piedra angular en la teoría atómica, al resolver las discrepancias del modelo de Rutherford respecto a los espectros de emisión. Bohr introdujo la noción de órbitas estacionarias, en las que los electrones giran alrededor del núcleo sin irradiar energía. Postuló que los electrones solo pueden ocupar ciertos niveles de energía, y que el cambio de un electrón de una órbita a otra se acompaña de la emisión o absorción de un fotón, cuya energía es igual a la diferencia de energía entre dichas órbitas. Este modelo explicó con éxito el espectro del hidrógeno y fue fundamental para el desarrollo de la física cuántica, aunque su aplicabilidad se limitaba a sistemas de un solo electrón.Avances y Limitaciones del Modelo de Bohr
Aunque el modelo de Bohr fue revolucionario, su alcance estaba restringido a átomos hidrogenoides. Arnold Sommerfeld amplió el modelo en 1916, introduciendo órbitas elípticas y refinando la estructura de los niveles de energía con la inclusión de subniveles. Estos avances permitieron explicar la estructura fina de los espectros atómicos, que se manifiesta en la división de las líneas espectrales en componentes más detallados. La comprensión del espín electrónico, que representa una propiedad cuántica intrínseca de los electrones, proporcionó una explicación para la multiplicidad de líneas espectrales observadas. Estas mejoras incrementaron la precisión en la descripción de la estructura atómica y fueron pasos cruciales hacia la formulación de la mecánica cuántica.La Configuración Electrónica y su Importancia
La configuración electrónica detalla la distribución de los electrones en los niveles y subniveles de energía de un átomo, siendo esencial para comprender las propiedades químicas y la reactividad de los elementos. Se representa mediante notaciones que combinan números cuánticos y letras (s, p, d, f) seguidas de superíndices que indican el número de electrones en cada subnivel. Por ejemplo, el litio (Li) tiene una configuración electrónica de 1s² 2s¹, lo que refleja dos electrones en el nivel de energía más bajo (subnivel s) y uno en el segundo nivel de energía (subnivel s). Esta configuración es determinante para el comportamiento químico de los elementos y es crucial para el análisis de las interacciones atómicas y la formación de moléculas.El Diagrama de Energía Atómica y su Representación
Los diagramas de energía atómica son representaciones gráficas que muestran la disposición de los electrones en los diferentes niveles de energía de un átomo. En estos diagramas, las flechas simbolizan los electrones y su orientación indica el espín. Además, se destacan los electrones en el último nivel de energía, proporcionando una visión clara de la valencia electrónica y la estructura electrónica general del átomo. Estos diagramas son herramientas didácticas fundamentales para visualizar la configuración electrónica y anticipar las propiedades químicas de los elementos.La Mecánica Cuántica y la Evolución del Modelo Atómico
La mecánica cuántica, con sus principios y formulaciones matemáticas desarrolladas por científicos como Erwin Schrödinger y Werner Heisenberg, transformó radicalmente la teoría atómica. El modelo de Bohr fue reemplazado por una descripción donde los electrones se distribuyen en orbitales, zonas del espacio con probabilidades definidas de encontrar un electrón. El principio de incertidumbre de Heisenberg postula que es imposible determinar simultáneamente y con precisión la posición y el momento de un electrón, lo que conduce a una interpretación probabilística de su localización. Este enfoque cuántico proporciona una comprensión más completa y precisa de la estructura atómica y es esencial para el avance de la química y la física contemporáneas.
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1. IDEAS PRINCIPALES DEL MODELO DE BOHR
POSTULADOS DEL MODELO DE BOHR
LOS POSTULADOS DE BOHR EXPLICAN LA ESTABILIDAD Y LOS ESPECTROS DE RAYAS DEL ÁTOMO
CÁLCULO DEL NÚMERO MÁXIMO DE ELECTRONES POR NIVEL DE ENERGÍA
EL NÚMERO MÁXIMO DE ELECTRONES POR NIVEL DE ENERGÍA SE CALCULA MEDIANTE LA EXPRESIÓN 2N2
LIMITACIONES DEL MODELO DE BOHR
A PESAR DE SER UN GRAN AVANCE, EL MODELO DE BOHR SOLO SE PUEDE APLICAR AL ÁTOMO DE HIDRÓGENO Y NO EXPLICA LOS FENÓMENOS EN OTROS ELEMENTOS
2. MODIFICACIONES AL MODELO DE BOHR
ESTRUCTURA FINA DE LOS ESPECTROS
AL ESTUDIAR LOS ESPECTROS ATÓMICOS CON MAYOR RESOLUCIÓN, SE OBSERVÓ QUE ALGUNAS RAYAS ESTABAN DESDOBLADAS EN DOBLETES O TRIPLETES, LO QUE SE CONOCE COMO ESTRUCTURA FINA DE LOS ESPECTROS
MODELO DE MECÁNICA ONDULATORIA
A PESAR DE SER CONCEPTUALMENTE DIFERENTES, EL MODELO DE BOHR Y EL MODELO DE MECÁNICA ONDULATORIA OBTENÍAN RESULTADOS SIMILARES
MODIFICACIONES DE ARNOLD SOMMERFELD
SOMMERFELD MODIFICÓ EL MODELO DE BOHR INCLUYENDO CAPAS ELECTRÓNICAS, SUBNIVELES Y ORIENTACIONES DE ÓRBITAS
MODIFICACIONES DE PIETER ZEEMAN
ZEEMAN DESCUBRIÓ QUE EN UN CAMPO MAGNÉTICO, LAS ÓRBITAS SE DESDOBLABAN EN DISTINTAS ORIENTACIONES, LO QUE JUSTIFICÓ LA EXISTENCIA DE SUBNIVELES
PROPIEDAD DEL ESPÍN DE LOS ELECTRONES
LOS ELECTRONES TIENEN UNA PROPIEDAD LLAMADA ESPÍN, QUE LES PERMITE OCUPAR UNA ÓRBITA CON DISTINTAS ORIENTACIONES
CONFIGURACIONES ELECTRÓNICAS
LOS ELECTRONES SE COLOCAN EN TORNO AL NÚCLEO EN ORDEN DE MENOR A MAYOR ENERGÍA, PERO ALGUNOS SUBNIVELES PUEDEN COMPLETARSE ANTES QUE OTROS DEBIDO A SU PROXIMIDAD Y DESDOBLAMIENTO EN DISTINTAS ORIENTACIONES
3. LA CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA
DEFINICIÓN DE CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA
LA CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA ES LA DISTRIBUCIÓN DE LOS ELECTRONES DE UN ÁTOMO EN SUS DIFERENTES NIVELES Y SUBNIVELES DE ENERGÍA
CÓMO REALIZAR LA CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA
CONSTRUCCIÓN DE LA CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA
PARA CONSTRUIR LA CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA, SE ESCRIBEN LOS DISTINTOS SUBNIVELES UNOS A CONTINUACIÓN DE LOS OTROS, Y LOS ELECTRONES DE CADA UNO SE EXPRESAN MEDIANTE UN SUPERÍNDICE
EJEMPLO DE CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA DEL LITIO
TOMANDO COMO EJEMPLO EL CASO DEL LITIO, SU CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA ES 1S2 2S1
REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LA CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA
LA CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA SE PUEDE REPRESENTAR MEDIANTE UN DIAGRAMA DE ENERGÍA, DONDE SE SIMBOLIZAN LOS ELECTRONES CON FLECHAS Y SE INDICA SU ESPÍN
4. EL DIAGRAMA DE ENERGÍA DE UN ÁTOMO
DEFINICIÓN DE DIAGRAMA DE ENERGÍA
EL DIAGRAMA DE ENERGÍA DE UN ÁTOMO ES UNA REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LA CONFIGURACIÓN ELECTRÓNICA, DONDE SE SIMBOLIZAN LOS ELECTRONES CON FLECHAS Y SE INDICA SU ESPÍN
EJEMPLO DE DIAGRAMA DE ENERGÍA DEL LITIO
TOMANDO COMO EJEMPLO EL CASO DEL LITIO, SU DIAGRAMA DE ENERGÍA ES 1S2 2S1
REPRESENTACIÓN DE LOS ELECTRONES EN EL DIAGRAMA DE ENERGÍA
EN EL DIAGRAMA DE ENERGÍA, CADA ELECTRÓN SE REPRESENTA CON UNA FLECHA QUE INDICA SU ESPÍN
5. UN NUEVO MODELO PARA EL ÁTOMO
LA MECÁNICA CUÁNTICA
LA MECÁNICA CUÁNTICA ES UNA NUEVA FORMA DE CONCEBIR EL ÁTOMO, BASADA EN HERRAMIENTAS MATEMÁTICAS DESARROLLADAS POR SCHRÖDINGER Y EN EL PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE DE HEISENBERG
PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE DE HEISENBERG
SEGÚN EL PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE, NO ES POSIBLE CONOCER SIMULTÁNEAMENTE Y CON TODA PRECISIÓN LA POSICIÓN Y LA VELOCIDAD DE UN ELECTRÓN
CAMBIOS EN EL MODELO DEL ÁTOMO DE BOHR
ORBITALES EN LUGAR DE ÓRBITAS
EN EL NUEVO MODELO, LOS ELECTRONES SE SITÚAN EN ORBITALES EN LUGAR DE ÓRBITAS
FORMA DE LOS ORBITALES
LOS ORBITALES TIENEN FORMAS Y ORIENTACIONES DIFERENTES EN EL ESPACIO, Y SE REPRESENTAN MEDIANTE UNA ECUACIÓN MATEMÁTICA
NÚMERO DE ORBITALES POR NIVEL DE ENERGÍA
CADA NIVEL DE ENERGÍA PUEDE TENER DIFERENTES TIPOS DE ORBITALES, Y EL NÚMERO DE ORBITALES AUMENTA CON EL NIVEL DE ENERGÍA
MODELO ATÓMICO DE BOHR
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00
El físico ______ ______ propuso el modelo atómico que lleva su nombre en el año ______.
danés
Niels Bohr
1913
01
El modelo atómico de Bohr explicaba los espectros de ______ y resolvía los problemas del modelo de ______.
rayas
Rutherford
02
Concepto de capas electrónicas y subniveles
Sommerfeld amplió el modelo de Bohr incluyendo capas y subniveles de energía, lo que explicaba la complejidad observada en los espectros atómicos.
